资源简介

14.1 热机 教案
一、教学目标
1.物理观念 ：
（1）知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。
（2）知道内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
（3）了解汽油机与柴油机在构造上和工作过程中的异同点。
2.科学思维：
通过思考、设计，启发思考、借助自制教具和模型认识内燃机的构造。
科学探究：
（1）通过演示实验，使学生了解可以利用内能来做功。
（2）利用动画、自制教具、图片或模型认识四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
科学态度与责任：
通过思考、讨论、设计、探究，让学生感知科学就在身边，感受技术进步在社会发展中的重要作用，展望科技前沿，培养学生乐于探索的科学精神，激发学生的的爱国热情。
二、教学重难点
1.重点：四冲程汽油机的基本工作原理及能量转化、汽油机和柴油机的区别、。
2.难点：四冲程汽油机的基本工作原理、由飞轮转数计算汽油机的做功次数。
三、教材分析
本节内容包含“热机”“汽油机”和“柴油机”三个部分，不仅只是物理知识，内容更侧重于如何实现内能的利用，与现代技术紧密结合，与实际生活密切相关。
通过古老的热机——蒸汽机车和现代热机的广泛应用、火箭汽车引发学生思考它们是怎样获得机械能的，通过视频直观展示热机中的能量转化。
教材通过图形结合介绍汽油机的构造和四个冲程的基本工作过程，在教学过程中充分发挥自制教具、模型、图片和动画演示的作用，迎合学生的好奇心，加强直观性和形象性，发展抽象思维能力，既关注热机工作过程，也要关注热机工作中的能量转化以及工程技术的目的是如何实现的。
教材通过对比的方式介绍了柴油机的工作原理，并对比了汽油机和柴油机的优缺点，引导学生将所学的知识进行正向迁移，培养学生自学的能力，各有所长，不断地优化、改进、创新，才能实现技术的突破。
四、教学课时
1课时
教具准备
PPT课件、自制教具（内燃机模型））、汽油机模型、柴油机模型
六、教学过程
（一）导入
古老的热机——蒸汽机的发明，给人类带来了巨大动力，现代热机广泛地应用于汽车、火车、轮船、飞机、火箭等领域，那么，他们都是如何提供动力的呢？
（二）新课教学
1.热机
通过FLASH动画演示实验了解热机的基本工作原理：在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，让学生交流讨论此过程中能量的转化。
观察到了什么现象？是什么把瓶塞推出去的？在这个过程中能量是转化转化的？
总结：燃料在燃烧时将化学能转化为水和水蒸气的内能；水蒸气把软木塞冲开时将水蒸气的内能转化为软木塞的机械能。内能是可以做功的，
知识归纳：
热机：利用内能做功的机械。热机在工作过程中把内能转化为机械能。
提出问题：燃料在汽缸的外部燃烧还是内部燃烧？有什么不足？热量散失、能源浪费、热利用率不高，怎么改进？
学生思考……让燃料在内部燃烧。
出示自制教具并做实验，学生观察……
观察到什么现象？是什么把活塞推出去的？——高温高压的燃气。内燃机的横空出世给人类带来了巨大的进步，彻底的改变了人类的生产生活方式。今天我们用到的汽车、火车、飞机所使用的发动机就是内燃机。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类。以汽油为燃料称之为汽油机，以柴油为燃料称之为柴油机，
提出问题：老师的内燃机模型只能做功一次，怎样再次加入燃料？燃料然后会产生废弃，废气怎么排除？怎样点燃气体？
学生思考：加个进气门，加个排气门，在汽缸内加个火花塞。
再次提问：只能做功一次，怎样让活塞连续往复运动对外做功？出示GIF动图，启发学生改进办法：加连杆、曲轴。高温高压燃气对活塞做功，活塞和与之相连的飞轮与传动装置获得了动能，飞轮由于惯性不能立即停止，又带动曲轴活塞往复运动，达到持续做功的目的。设计出简易的内燃机模型——汽油机模型。
2.汽油机
（1）汽油机的构造
教学情境：阅读教材，观察汽油机模型，找出汽缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞等各部分构造的位置。
知识归纳：
①汽油机的主要构造包括汽缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞。
FLASH动画演示
②活塞从汽缸一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）汽油机的工作原理
教学情境：让学生再次仔细阅读观察教材第19页四冲程汽油机工作示意图和四冲程工作过程说明。小组交流讨论，思考下列问题并完成导学案的表格。
①一个工作循环有几个冲程？每一个冲程中进气门、排气门的关闭情况？
②吸气冲程，汽缸里是什么气体？其压强和温度如何变化？
③活塞是怎样运动的？
④吸气冲程和压缩冲程能量是怎样转化的？哪一个冲程汽车获得了动力？
FLASH动画分解每一个冲程，学生观察并完学案表格。
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
知识归纳：
①汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。
②四个冲程的对比
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
活塞 向下 向上 向下 向上
能量转化 机械能→内能 内能→机械能
③在1个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，燃气对外做功1次。
让学生伸出手模仿活塞的运动运动情况、曲轴转动情况，感知汽油机的工作过程，体会一个工作循环中活塞往复次数、曲轴转动周数、对外做功次数之间的关系。
④在四个冲程中，利用飞轮的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
详细分析压缩冲程和做冲程中谁对对做功，气压、内能、温度是如何变化的，能量是怎样转化的。
提出问题：如果汽车的汽油机只有一个汽缸，汽车的运动情况是怎样的呢？运动不平稳怎么办呢？多做几个汽缸，展现现代热机六缸，十二缸……感受科学技术的魅力。
3.柴油机
教学情境：提出问题，柴油比汽油更便宜，汽油机机车加柴油可以吗？柴油机与汽油机有什么区别？
让学生阅读教材第18~20页，并讨论下列问题：
（1）柴油机的构造和工作过程是怎样的？
（2）与汽油机相比，它们有哪些相同之处和不同之处？
知识归纳：
①柴油机的一个工作循环也是包括四个冲程。
②在1个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，燃气对外做功1次。在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。
③在四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
④汽油机和柴油机的不同点
今天所学的蒸汽机、内燃机、都属于热机，在科技飞速发展的今天，在我们的生活中还有哪些地方用到热机呢？火力发电厂用到的汽轮机、飞机引擎用的喷气式发动机，火箭用的火箭发动机，书中世界上最快的汽车音速之风……他们都是利用内能做工的机械，都是将内能转化为机械能。科技与技术推动社会的发展，热机的广泛使用也出现了一些新的问题，比如环境污染，这就要求我们与时俱进、不断创新，发展清洁能源技术，设计出新型的高效的环保型发动机，我们每个同学都有无限潜能，你所需要做的就是“点燃”理想的火花……
课堂小结
学生总结本节可学习内容，老师加以补充说明。
（四）例题
1．下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中可以使汽车获得动力的是（ ）
2．一个四冲程汽油机的参数上写着“飞轮转速为2400r/min”，则该汽油机在1s内对外做功的次数是 次。
七、教学板书
14.3 热机
一、热机
1.概念：利用内能做功的机械。
2. 能量转化：化学能 内能 机械能
八、 课堂练习
如图，透明圆筒内装有两根与起电机相连的放电针。将适量的汽油
喷入筒放电针内，用软木塞塞住筒口摇动起电机。看到放电针连接起
电机放电引起汽油燃烧，软木塞被冲出，该过程相当于四冲程汽油机
工作时的 冲程
2.内燃机压缩冲程中 能转化为 能；在做功冲程中 能转化为 能。
3．如图所示，甲图是四冲程汽油机的某个冲程，乙图是小明同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程，以下与甲图冲程最相似的是 ( )
甲 乙 A.鼻孔吸气 B.气沉丹田 C.排山倒海 D.打完收工
4. 一台单缸内燃机的转速为1800r/min,那么每秒钟内( )
A、活塞完成 30个冲程 B、燃气对活塞做功60次
C、曲轴转动30转 D、完成30个工作循环
课后作业
基础性作业：全能全解P18 1~4题；
灵活性作业：查阅资料，了解热机性能，如何提高热机性能？
十、教学反思

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